Thesis
Caracterização Imunológica e Molecular da Duffy Binding Protein do Plasmodium vivax em Áreas de Transmissão de Malária da Região Amazônica e Extra-Amazônica Brasileira
Immunological and Molecular Characterization of the Duffy Binding Protein of Plasmodium vivax in areas of malaria transmission in the Amazon region and Extra-Brazilian Amazon
Registro en:
CERÁVOLO, Isabela Penna. Caracterização Imunológica e Molecular da Duffy Binding Protein do Plasmodium vivax em Áreas de Transmissão de Malária da Região Amazônica e Extra-Amazônica Brasileira. 2007. 115 f. Tese (Doutorado Ciências na área de concentração de Doenças Infecciosas e Parasitárias)-Centro de Pesquisa René Rachou, Fundação Oswaldo Cruz, Belo Horizonte, 2007.
Autor
Cerávolo, Isabela Penna
Resumen
A Duffy binding protein de Plasmodium vivax (PvDBP) é funcionalmente importante no processo de invasão do parasito em eritrócitos humanos Duffy/DARC positivos, sendo considerada, portanto, um importante antígeno candidato à vacina. Utilizando uma proteína recombinante
contendo as regiões II a IV da PvDBP em ensaios de ELISA, o presente estudo demonstrou que diferentes populações da Amazônia brasileira desenvolvem anticorpos anti-PvDBP. Nessas áreas, a prevalência e os níveis de anticorpos variaram em função do nível de exposição, sendo
a frequência de respondedores maior entre indivíduos que apresentavam história de longa exposição à malária (>10 anos). Para investigar se essa resposta imune anti-PvDBP incluía anticorpos que bloqueavam a interação ligante-receptor, utilizou-se um ensaio de citoaderência in
vitro onde o domínio de ligação da PvDBP (região II, DBPII) era expresso na superfície de células COS-7 transfectadas. Anticorpos bloqueadores contra diferentes variantes da DBPII foram observados em indivíduos com história de longa exposição à malária na Amazônia brasileira. Esses dados demonstraram, pela primeira vez, que indivíduos residentes em áreas de transmissão endêmica instável, como a Amazônia brasileira, desenvolvem anticorpos bloqueadores da interação DBPII-DARC. Contudo, ainda não está claro se esta resposta de anticorpos está correlacionada à infecção assintomática de malária. Em uma segunda etapa desse trabalho, estudou-se a resposta imune a PvDBP em indivíduos expostos pela primeira vez à malária, durante um surto de transmissão autóctone de P. vivax ocorrido em Minas Gerais, área não endêmica. Nessa área do surto, a abordagem experimental foi monitorar a resposta de anticorpos anti-PvDBP nos indivíduos que se infectaram (casos, n = 15), bem como em seus parentes e/ou vizinhos que não se infectaram (não-casos, n = 18, controles da área), por um período de 12 meses. Embora apenas 20% dos indivíduos que se infectaram desenvolveram anticorpos IgG anti-PvDBP, um “boosting” dessa resposta foi observada naqueles que apresentaram recaída(s) da infecção pelo P. vivax. Nenhum dos indivíduos controles da área desenvolveu anticorpos anti-PvDBP. Por meio da genotipagem do antígeno DARC foi descartada
a hipótese de que os indivíduos pertencentes a este grupo (não-casos) fossem resistentes à infecção, ou seja, não apresentavam o antígeno DARC na superfície de seus eritrócitos. Portanto, a não-infecção desses indivíduos foi atribuída, provavelmente, ao curto período em que
estiveram expostos à transmissão. Dessa forma, o próximo passo desse estudo foi analisar se os indivíduos que se infectaram (casos) desenvolviam anticorpos bloqueadores da interação DBPIIDARC.
Considerando que a DBPII é altamente polimórfica, DNAs de isolados do surto foram inicialmente sequenciados para identificar as variantes de DBPII circulantes. As sequências da DBPII obtidas demonstraram a presença de um único alelo de dbpII tanto nas infecções primárias, quanto nas recaídas. Assim, o ensaio funcional foi realizado com células COS-7 que expressavam duas diferentes variantes da DBPII. Nesta população, o resultado de 12 meses de acompanhamento forneceu evidências de que anticorpos bloqueadores da interação ligantereceptor apresentam uma curta duração, e parecem ser alelo-específicos, já que uma inibição da
interação DBPII-DARC foi observada apenas quando uma variante de DBPII semelhante à do isolado do surto foi utilizada. The Duffy binding protein of Plasmodium vivax (PvDBP) is a critical adhesion ligand that participates in merozoite invasion of human Duffy/DARC positive erythrocytes, being considered, therefore, a logical target for vaccine-mediated immunity. In the present study, we demonstrated that the PvDBP is naturally immunogenic in different populations of the Brazilian Amazon, and the proportions of PvDBP IgG positive reaching a peak in those subjects with long-term exposure
(> 10 years) in the Amazon area. To examine the ability of these anti-PvDBP sera to inhibit the protein erythrocyte-binding function, we used an in vitro binding assay, in which the PvDBP ligand domain (region II, DBPII) was expressed on the surface of cultivated mammalian COS-7 cells. The
data obtained demonstrated that a long-term exposure to malaria in the Amazon area elicits an inhibitory antibody response against different DBPII variants. However, this anti-functional antibody response was not related with asymptomatic P. vivax infection. In a second step of this study, we investigate the antibody response to PvDBP during a P. vivax malaria outbreak that occurred in Minas Gerais State, Brazil, a non-endemic area. Our experimental approach was to carry-out a 12-month following-up of these individuals (cases, n = 15), including individuals who were considered to be exposed to the risk of infection but who had neither symptoms nor blood parasites (non-cases, n = 18). Although only 20% of the infected individuals have developed an antibody response to the PvBDP, a secondary boosting could be achieved by the time of a new
P. vivax episode (relapses). Since none of the individuals studied carried the refractory genotype DARC-negative, we conclude that the absence of antigen DARC on the erythrocytes surface was not responsible for the malaria resistance in the control group (non-cases). DNA sequences from
primary/relapses samples demonstrated that a single dbp allele was detected in the outbreak area. To investigate neutralizing antibodies to ligand domain of the DBP (cysteine-rich region II, DBPII), we performed cytoadherence assays with mammalian cells expressing DBPII sequences
which were related or not to those from the outbreak isolate. The results of a 12-month follow-up period provided evidence that naturally acquired neutralizing antibodies to DBPII are short-lived, and seem to be allele-specific. This is the first evidence that naturally acquired neutralizing
antibodies to DBPII are short-lived and seem to be variant-specific.